基于BIM技术的装配式建筑施工成本管控研究

张 静

（徐州工业职业技术学院，江苏 徐州 221000）

相较于传统的现浇方式，装配式建筑存在施工周期短、建造品质高、环境保护好等优势，但由于受多方因素约束，预制装配式建设的生产成本普遍偏高。近年来，BIM技术已具备可视化、虚拟仿真模拟等新特性，尤其是BIM 5D技术的运用，在传统的三维模型中融入进度与成本形成五维项目管理模式，其问世也给人们研究装配式施工建设成本控制带来了机会。本文从装配式施工建设成本结构特点和主要影响因素入手，研究BIM技术在装配式建筑施工阶段中成本控制的有效运用。

1 装配式建筑的特点

预制装配式建筑有着建筑设计标准化、构件生产工厂化、现场施工装配化、结构装修一体化和过程管理信息化等特点，是建筑业发展的必然趋势。从设计到施工，装配式建筑构件在车间实行流水加工、机械化制造，更易于进行有效管理，可避免部分工程质量通病。另外，装配式建筑物通过预制的钢结构或水泥构件进行建筑主体安装，并辅以轻型建筑材料，可使之具有优异的保温、隔热、耐火、防虫、节能、抗震和防水等功能。传统施工作业效率低下、废弃物多，浪费资源；工人夜班较频繁，光污染严重。预制装配式建筑凭借自身优势有效地改善了以上问题，也可以说其是绿色建筑施工的一部分[1]，以高科技制造业模式引领传统建筑的转型升级。

2 装配式建筑和BIM技术融合的必要性

BIM技术是一种将建筑信息数字化处理的应用技术，其具有可视、可模拟、可调节和可优化的特点，在装配式项目建设各阶段中发挥重要作用。其中，在施工建设阶段，BIM技术的应用确保了整体装配式建筑施工安装过程的有序进展，降低施工偏差，为施工经济性提供依据。借助BIM技术进行虚拟施工分析，为后续安装扫清障碍[2]。另外，在施工组织方案的优化中也可借助BIM技术，有效减少可能出现的返工和资金浪费问题。项目各参建方共用同一个工作平台，可提高交流和沟通的效率，保证施工质量的同时也为后期降低施工成本奠定了基础。

3 BIM技术在装配式建筑施工成本管控中的应用

3.1 合理规划平面布置，减少库存成本

利用BIM技术进行施工场地平面布置，实现可视化管理。模拟现场道路交通状况，对预制构件运输路线、大型施工机械吊装设备的作业范围进行计算统计分析。确定现场临时道路的宽度、回转半径，运输车辆尺寸及型号，吊装设备参数选型等具体信息，形成最优平面布局。

预制构件进场后结合现场塔吊选型、道路规划、构件堆放场地等因素。利用BIM建筑信息模型与RFID射频识别技术相结合，将芯片植入构件，实现构件可追溯，构件进场的时间和采购数量均可精确管控[3]。精确定位构件运输车辆与构件参数，合理安排运输时间，可解决现场场地紧张、储存保管难的问题，进而可实现零库存的目标，减少库存成本。

3.2 优化施工技术方案，避免返工成本

利用工况模拟预先熟悉和掌握后期安装环节的时间和工序节点，为现场构件堆放、配送、安装、仓储保管等相关工作提供参考依据。通过三维模拟、动画演示技术交底至现场施工安装班组人员，定位重要节点制作动态样板，利用碰撞检查提前解决潜在风险隐患，优化吊装方案[4]。并通过RFID芯片建立预制构件数据库，可随时调取构件相关信息，在施工安装过程中校验复核构件参数及安装位置，提高构件的吊装和拼接效率，大大降低了施工过程中的损耗、返工成本。

3.3 动态跟踪现场情况，提高管理质量

结合装配式建筑构件生产工厂化的优势，通过利用BIM技术与RFID技术，当预制构件在生产、配送、仓储、安装等过程中出现异常情况导致构件无法正常使用时，构件生产厂商可第一时间提取芯片信息定向加工生产，避免影响工期进度和成本的浪费。另外，运用BIM技术关联3D实体模型、导入进度计划，可视化模拟现场施工方案，实时调整、优化、跟踪现场施工状况[5]。技术人员可远程指导施工，亦可实时查看构件参数信息、完成质量等现场情况，上传施工质量记录、整合竣工资料。

利用BIM技术的可模拟功能，预先检查施工方案的合理性，识别安全风险隐患，有针对性地提供应急预案。结合现场摄像监控可动态观察施工人员所在位置及施工效果，有效识别风险因素、提高现场安全管理质量，进而减少不必要的损失。

3.4 四维模拟进度计划，优化资源配置

运用BIM技术建立项目模型，使得现场构件参数化。通过模型可提取相对准确的工程量，为招采部门制定采购计划提供依据。招采专员可根据实际需求选择按照实体楼层或相应流水段的工序进展，依次调取周、月、季、年等阶段的材料用量，生成物资需求计划表，配合预制构件进场施工[6]。此外，BIM技术的3D模型结合进度计划形成的4D模型，可模拟协调现场施工进度计划，推进项目进展、优化管理模式、提高管理效率。关注项目重要节点及里程碑事件的进展情况，与进度计划模型相对比，做到物尽其用、合理规划。现场如遇突发情况，造成工程停滞等现象时，及时结合实际状况基于BIM模型多方案调整进度计划，对现场资金、人员、物料重新规划，最大限度地减少工程停滞带来的经济损失。

3.5 协同平台统一管理，降低管理成本

BIM技术的问世，让项目各参建方的组织管理工作得到了较大改善。基于传统的BIM三维模型，关联进度与成本信息形成5D模型，集成土建、钢筋、给排水、机电和供暖通风等多专业的实体模型，以其为载体，以WBS项目结构分解为依托，运用BIM 5D数据信息协同平台项目各参建方管理及技术人员通过权限设置可随时掌控项目的全过程查看及管理工作，了解项目实时进度、成本支出、物资采购及运输等工作的进展情况，及时有效地调整前期策划，对目前项目成本进行偏差分析、三算对比，运用项目资金曲线与资源曲线分析现阶段成本管控情况，发现问题并有针对性地采取纠偏措施多方案解决问题[7]。同时，也为下一阶段成本偏差和管控方法提供可靠依据，完善成本考核机制。

4 案例分析

4.1 项目概况

江苏某国际医院总建筑面积约44 000 m2，容积率1.21；地下汽车库1层，地面7层，1—3层为门诊医技楼，4—7层为住院病房；地下室面积约15 400 m2，地上建筑面积约29 000 m2，建筑总高度39 m，结构形式为钢筋混凝土框架结构。医院初步计划开放300张床位和7间手术室，配备MRI、CT、四维超声等国际领先医疗设备，设置脑病中心、创伤中心、高端妇儿、骨科、泌尿外科、普外科、普内科、内镜中心、血透中心和健康管理等临床科室，总投资金额超过1亿美金。

4.2 BIM技术在项目成本管控中的应用

BIM标准模型计划如图1所示。

图1 BIM标准模型计划

本项目在设计阶段应用了碰撞检查、管线综合等BIM管理功能，通过建立包含建筑、结构、机电等完整的BIM实体模型、场地布置模型、进度计划模型和预算模型文件形成关联实现模型整合，形成信息集成为后续深化设计提供数据支撑。利用漫游路径、碰撞检查等管理工具对现场柱、墙、梁、管线等设备构件进行检查提出图纸优化建议，制作标注族包括配电箱编号、类型，桥架材质、尺寸、标高、系统等，最终使模型深度满足施工图深度规范要求完成出图。施工单位、设计单位、建设单位、监理单位等项目各参与单位均在三维模型基础之上进行图纸会审、深化等工作，为该工程深化调整、施工研讨、成本预估提供准确的项目信息、精准决策。在预制构件生产阶段将构件的几何尺寸、材料、种类、型号和安装位置等参数信息录入系统形成数据库，为后期施工过程中信息提取、构件跟踪做好准备工作。

项目施工阶段通过BIM软件对工程项目空间、时间、成本等要素进行综合分析，选择合适的构件吊装工具，设置现场构件堆放、储存位置及运输路线，运用模拟施工现场重要工作节点，制定适合工程特点的施工方案，精简施工工序，避免由施工方案的不合理造成重复、过度使用工人、窝工等情况，从而降低人工费的开支；可利用软件按照单体、专业、部位、构件等个性化要求，自动识别提取当月已完成工程量为进度款支付和结算、决算及期间的变更核对工程量提供可靠依据；针对现场产生的变更签证，更改相应参数，在模型中可实现自动更新与之相关联的数据，避免重复建模的成本，提高工作效率；通过BIM集成平台将计划进度和成本与现场实际进度和成本进行对比，形成实时跟踪数据，利用资金曲线与资源曲线掌握现场资金流入与流出、资源配置等情况，合理安排项目的投入与支出和物料及人员的分配。

项目管理模式的创新提高了项目各参与方的协作和沟通效率，是项目施工现场交流的重要渠道，使沟通、讨论、决策都能在可视化的状态下进行，使原本复杂的项目管理工作变得更为高效、快捷，是装配式建筑成本精准管控、项目管理工作流程的创新。

5 BIM技术在项目运用上的效果分析

基于模型预制加BIM技术，直接从三维模型生成施工所需要的施工图和工艺详图；利用BIM技术细化局部的施工工艺，明确各构件所选用的材料、型号等具体参数；支吊架在管综结束后，根据业主及规范要求布置组合支吊架，布置完成后出具支吊架平面图纸，为各吊架编号，出具支吊架加工表格；根据甲方设计院提供的线型、线宽、图层名称、颜色、打印线宽和画图线宽进行设置包括设计院单独的样本文件设置等工作；使用BIM技术让企业收集项目数据更加简便，有效地把控现场成本，为后期维修、运维提供更大帮助，质量安全管理的能力显著加强；使用BIM技术有效减少返工，提前模拟施工进度，合理的现场材料预制加工，有效地节省了10%的工期；项目施工阶段由于施工图纸、作业人员素质、交底不清等问题常在，往往存在大量返工现象，本工程使用BIM技术有效减少了60%返工；BIM模型形成项目信息枢纽中心，改变点对点沟通方式，减少沟通误解，项目各个参与方在同一个协同平台交流工作，提升办公效率。

（1）减少设计周期25%，减少翻模成本。利用BIM软件直接设计、优化、再出图，避免翻模不必要的重复劳动。BIM在建模阶段发现设计问题时应用模型解决，由于图、模之间的联动性，所以同时也解决了图纸问题，无需单独给BIM留出时间，始终跟着设计进度的步伐。

（2）提升图纸质量40%，减少返工成本。提前发现二维图纸表达不清楚的错漏碰缺等问题，大量减少以后施工中的变更、洽商、返工等问题。100%实现图模一致，大大地提高了设计图纸的质量。

（3）减少返工签证40%，减少投入成本。解放设计师的双手，减少大量设计画图成本，提升设计院的设计产能。利用碰撞检查实现提前预测施工方案中的漏洞，实现项目施工前及施工中的PDCA有效循环管控，降低了施工过程中的返工与签证变更数量。

6 结束语

BIM技术在装配式施工阶段成本管控的应用中发挥着举足轻重的作用。其继承并填补了CAD技术的缺陷，为建筑行业带来了巨大而又深远的影响。近年出现的BIM 5D技术基于项目三维模型信息数据，利用项目协同平台的PC端、Web端与移动端实现数据共享，可视化的实体模型与大数据统计云计算相结合，为现场装配式建筑的施工进行有效指导，实现资源最大化。装配式建筑作为建筑工业化的必然形式，通过BIM技术的运用，在施工阶段对前期准备中优化项目施工组织设计，包括场地布置、吊装设备的选型、运输路线及车辆的规划，到具体施工安装过程中的吊装方案、构件跟踪、过程管理都起到了关键作用，使得装配式建筑成本管控得到有效完善。